IPFS/Filecoin如何实现分散存储丨星际数据

Filecoin市场可以有效运行，因为客户可以确信网络上的存储矿工正确地存储他们的数据。这种信心来自于Filecoin自己独特的证明系统，以确保在Filecoin网络上的存储按照合同工作。

使用Filecoin，矿工的存储将被公开审计。换句话说，我们的存储证明为Filecoin网络的每个用户提供了保证，即所有矿工都按照承诺的那样存储数据。存储验证是将Filecoin市场粘合在一起的粘合剂；它确保了网络上存储的所有数据的完整性。

为了让这些数据完整性检查能够给存储用户提供他们想要的保证，这些检查必须是Filecoin最基本协议的一部分。这就是Filecoin证明系统发挥作用的地方。

证明系统是参与者（通常是矿工）用来验证存储服务的加密协议。Filecoin的证明系统解决了分布式存储以前的一个棘手问题：矿工们如何证明他们真的存储了他们所说的时间数据以及他们专用的物理空间？要理解这一点，我们需要看看Filecoin是如何实现分散存储的，以及是什么让它的证明系统独一无二。

Filecoin如何实现分散存储?V丨hugoschan

在中心化存储服务中，我们信任知名的公司或实体，它们可以保证系统的完整性和安全性。这个第三方实体是维护网络信任的关键。例如，当我们使用Amazon S3进行云存储时，我们并不真正信任Amazon所使用的数据服务器网络。相反，我们相信亚马逊会保证网络像承诺的那样运行——根据公司的服务水平协议，我们在亚马逊存储的数据将是安全和可用的。

分散存储网络中的信任更难实现。在Filecoin网络上，世界上任何人都可以提供存储空间。但是要在像Filecoin这样的分散网络上保持信任，你需要在全球网络本身中建立信任。

Filecoin的证明系统正是通过在Filecoin区块链的协议层中建立信任来做到这一点的。Filecoin协议利用存储证明作为在Filecoin区块链中达成共识的核心机制。

在每个公共区块链上，“共识”定义了关于存在于区块链上的数据条目的协议。为了实现这一共识，区块链依赖于共识算法来生成新的区块，以保护区块链不受虚假数据输入的影响。这些算法精确地确定了矿工如何构建和维护区块链。

但是，尽管其它区块链依赖于要求矿工执行浪费工作的共识算法（例如，POW），但Filecoin的共识机制却使矿工参与了提供和验证存储数据完整性的有用工作（各种存储证明，Proof-of-Replication and Proof-of-Spacetime）。

这意味着Filecoin区块链本身会验证矿工执行的存储行为。这就是Filecoin在其分散网络的协议层中建立信任的方式。作为核心，Filecoin的共识算法由两个密封机制一起，在Filecoin链上公开验证数据存储：Proof-of-Replication and Proof-of-Spacetime。

Proof-of-Replication和Proof-of-Spacetime?V丨hugoschan

要验证Filecoin分散网络上的存储，你需要证明两件事。首先，你需要证明在给定的存储空间中存储了正确的数据集。其次，你需要证明在给定的时间段内连续存储了相同的数据集。

Filecoin的证明算法执行这些验证任务。复制证明证明给定的矿机存储的是客户端原始数据的物理唯一副本，而时空证明证明客户端数据是随时间连续存储的。这两种证明都是这样的。

复制证明（PoRep）从一个称为“密封”的过程开始。一个矿工奉献了一部分可用的存储空间，称为“扇区”，以存储客户的数据。一旦这个区域被填满，它就被密封了。封口是一套操作，逐步将扇区转变为原始数据的唯一副本。该副本与Filecoin矿工的公钥关联。为了执行最终的PoRep，矿工然后将副本（其CommR）的加密哈希提交到公共Filecoin区块链。

通过PoRep，矿工可以提供公开证明，证明他们在执行证明时正在存储客户数据的唯一编码。只有拥有全部原始数据的矿工才能向Filecoin链上提交正确的CommR（对副本的链上承诺）。但是，仅一个PoRep并不能验证存储是否随时间连续。

这就是时空证明（PoSt）的作用。在PoSt中，要求矿工为他们维护的随机选择的存储扇区提供PoRep。这是通过向矿工发出加密挑战的程序来完成的，只有通过直接咨询密封部门才能正确回答。矿工必须在严格的时限内应对这一挑战。每个矿工必须每天证明其所有存储，并且还随机选择矿工来证明存储以赢得区块。密封的计算难度确保了矿工必须保持对密封区域的随时访问和完整性。

PoRep和PoSt共同构成了Filecoin独特的证明系统，即存储证明和空间证明的结合。

除了它的证明系统，Filecoin网络也依赖博弈论动机来阻止恶意或疏忽的行为。所有同意在Filecoin网络上存储数据的矿商，在签订协议时必须提供Filecoin形式的担保。任何未通过PoSt检查的存储矿机都将受到惩罚，每当应用惩罚时，抵押品的一部分将丢失。在过多的处罚之后，所有的抵押品都将丢失，矿商也被禁止再向客户提供仓储服务

星际数据 V丨hugoschan

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编译者/作者：星际数据

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